Journal of Computer Chemistry, Japan

研究論文

膜タンパク質ブラウン動力学シミュレーション法の開発

金完起, 伊藤隆宏, 山登一郎, 安藤格士

2007 年 6 巻 5 号 p. 253-262
発行日: 2007/12/15
公開日: 2007/12/28

DOIhttps://doi.org/10.2477/jccj.6.253

ジャーナルフリー

抄録を表示する抄録を非表示にする

ブラウン動力学（Brownian Dynamics；BD）法は溶媒を明示的に扱わないため計算を高速化することができる。従来のBD法は水環境でのタンパク質シミュレーションを対象にしていたため、膜タンパク質には適用できなかった。本研究では膜環境をも非明示的に再現することによってBD法を膜タンパク質のシミュレーションに適用できるように拡張した。αヘリックス構造のポリアラニンペプチドやパピロマーウイルス由来のE5タンパク質、蜂毒のメリチンをモデルとしてシミュレーションした結果、疎水性であるポリアラニンとE5膜タンパク質は膜中で安定に存在した。また、両親媒性であるメリチンペプチドは膜表面に安定に結合していた。これらの結果から、本膜モデルを用いたBD法は膜タンパク質のシミュレーションに有効であると考えられる。

抄録全体を表示

PDF形式でダウンロード (815K)
欠測データ集合を扱う神経回路網法CQSAR：Compensation Quantitative Structure-Activity Relationshipsの開発

青山智夫, 神部順子, 長嶋雲兵, 梅野英典

2007 年 6 巻 5 号 p. 263-274
発行日: 2007/12/15
公開日: 2007/12/28

DOIhttps://doi.org/10.2477/jccj.6.263

ジャーナルフリー

抄録を表示する抄録を非表示にする

階層型神経回路網は因果関係が不明な現象の多変量解析に用いられる．主な用途は薬理活性解析，環境問題解析などである．しかし，それらには欠測問題が存在する．多変量解析を行う場合、データの欠測は単に欠測を含む説明変数の削除による説明変数の減少に止まらず，複数の説明変数の中の一変数の部分的欠測がそのデータの組を棄却することで、値が存在する他の説明変数の該当部分を使用不可にし、情報の減少を引き起こす．本論文では，欠測率約50%までの欠測部を補完し多変量解析を可能にする神経回路網を用いた新手法CQSARを提案した．
CQSAR処理の第1段は欠測部を各説明変数，対象現象の観測値を独立に補完することである．補完法の選択は観測数に依存し，観測値の分布と不連続点の有無に関係する．それぞれの状況に応じた可変絶対値関数法，過去の測定データを関数の離散表現としてパラメータを付加した観測ベクトル補完法を提案した．さらに神経回路網と等差数列を使う補完法を示し，観測数7以上での補完値の妥当性と，11点以上では偏微分値も求められることを数値実験で示した．
CQSAR処理の第2段は完全化したデータの神経回路網QSARである．第一段の補完誤差がQSAR結果に与える影響も考察した．QSAR用の神経回路網学習ではsimulated annealing操作が必要である．一般的なback propagation学習よりもreconstruction learningが推奨できる．Reconstruction learningのニューロン間結合強度消去操作の複数表現を示した．第1，第2手段を通しての欠測補完率は最大50%であった．

抄録全体を表示

PDF形式でダウンロード (699K)
高次元アルゴリズム(HA: Hamiltonian Algorithm)を用いたEnkephalinの立体構造の分子動力学的研究－　HAに現れるmixing 係数の効果　－

土屋恭平, 寺前裕之, 渡邊寿雄, 石元孝佳, 長嶋雲兵

2007 年 6 巻 5 号 p. 275-282
発行日: 2007/12/15
公開日: 2007/12/28

DOIhttps://doi.org/10.2477/jccj.6.275

ジャーナルフリー

抄録を表示する抄録を非表示にする

タンパク質の折れ畳み過程や構造をシミュレーションする手法である分子動力学法をより効率よく行うために生体分子の分子動力学シミュレーションプログラム：PEACHに高次元アルゴリズム（HA: Hamiltonian Algorithm）を組み込み、従来の分子動力学法との差異を比較検討した。Leu-EnkephalinとMet-Enkephalinの二種類のタンパク質を計算対象とした。HAを用いると従来法のエネルギー分布よりも低いエネルギー値を多く取ることが観測され、探索空間が広がっている事が判った。

抄録全体を表示

PDF形式でダウンロード (148K)
分子軌道法を用いた2-ピリドンの光付加環化選択性の原因解析

徳永大輔, 下茂徹朗, 橋本浩晃, 大戸朋子, 染川賢一

2007 年 6 巻 5 号 p. 283-294
発行日: 2007/12/15
公開日: 2007/12/28

DOIhttps://doi.org/10.2477/jccj.6.283

ジャーナルフリー

抄録を表示する抄録を非表示にする

共役ジエノン環系の2-ピリドン (1) が示す、フロンティア分子軌道（FMO）法で判断できにくい多様な光付加環化反応性（励起種、ぺリ、位置、配向、立体選択性等）の原因を、主にMOPAC2002-PM5法を用いた全反応過程の遷移状態（TS₁、TS₂、TS₃等）解析シミュレーションにより明らかにした。
直接光照射による励起一重項 1sからのanti-3,6-ht（head-to-tail）[4+4]二量体 (3) の生成は、FMOでは説明できない。この反応は励起二量体（Excimer）を経由し、第一遷移状態（TS₁）のエネルギーが選択性を支配しており、その構造（r_3-6=2.14Åなど）は四中心協奏反応的と推定された。静電相互作用と軌道相互作用の競合が示唆される。1sとアクリル酸エステル (2) などとの光交叉付加の主付加物（endo-3,4-ht[2+2]付加体：4) などの生成も、励起錯体（Exciplex）を経由し、TS₁エネルギー支配で、四中心協奏反応的である。新規な付加による八員環アゾシノン体 (5) の生成では、励起ビラジカル関与の過程（TS₄）が示唆された。光増感反応で生じる 1の三重項 1tと 2などとの主付加物（exo-5,6-hh（head-to-head）[2+2]付加体：7) などは、二中心的ねじれ配座のTS₁が選択性を支配し、ねじれ配座のビラジカルを経て、TS₂（閉環）のエネルギーがTS₃（解離）より低いことで生成していると判断された。
以上のように選択性の決定される反応段階や遷移状態の構造とエネルギーを推定した。

抄録全体を表示

PDF形式でダウンロード (476K)

ノート

生体分子の分子動力学シミュレーションにおける効率的な時間刻みの範囲－グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン3量体－

佐藤麗, 寺前裕之, 石元孝佳, 長嶋雲兵

2007 年 6 巻 5 号 p. 295-300
発行日: 2007/12/15
公開日: 2007/12/28

DOIhttps://doi.org/10.2477/jccj.6.295

ジャーナルフリー

抄録を表示する抄録を非表示にする

分子動力学シミュレーションを行うとき、時間刻みをどの程度まで大きく取ることができるのか、その許容範囲について調べた。積分方法はベルレ法を用い、時間刻み幅を0.02フェムト秒(fs)から3.0 fs まで増大させた。5種類のアミノ酸（Glycine, Alanine, Valine, Leucine, Isoleucine ）3量体を計算対象とした。
基準時間刻み(0.02 fs)とその他の時間刻みについてのエネルギー差の平均値は、時間刻み幅のほぼ2乗で増加するが、標準偏差は時間刻み0.5 fsから1.5 fsまではほとんど差がみられなかった。つまり、この範囲内ではどの時間刻みでシミュレーションを行ってもあまり差がない。ゆえに、今回の例の場合、時間刻み1.5 fs付近でシミュレーションを行うのが時間短縮の面から効果的である事が示唆された。

抄録全体を表示

PDF形式でダウンロード (185K)

J-STAGEへの登録はこちら（無料）